Processo di brasatura a Laser

La brasatura laser impiega l’energia termica sviluppata dai raggi laser per eseguire la brasatura localizzata di parti di precisione a parete sottile. Ha costi elevati pertanto questo metodo dovrebbe essere adottato solo quando i metodi di brasatura convenzionali non risultano applicabili. Il processo di riscaldamento a laser si applica solitamente su:

• Giunti in parti di precisione in miniatura che richiedono un apporto termico minimo durante le operazioni di giunzione per mantenere le tolleranze dimensionali;
• Giunti in metalli di base sottili (spessore 0,10 mm o meno) che tendono a erodersi e talvolta a perforarsi durante le operazioni di brasatura convenzionali utilizzando determinati metalli d’apporto o disossidanti;
• Giunti in assemblaggi contenenti materiali sensibili al calore o parti che non possono essere rimosse durante le operazioni di giunzione;
• Giunti brasati vicino a guarnizioni vetro-metallo, giunti incollati con adesivo e altre connessioni termicamente sensibili;
• Connessioni all’interno di recipienti o contenitori sottovuoto o pressurizzati (ad esempio, all’interno di tubi sottovuoto in vetro sigillati).

Il vantaggio principale offerto dalla brasatura laser consiste nel produrre una connessione brasata localmente senza riscaldare l’intero componente. Inoltre, risulta elevato il grado di controllo dell’energia termica dei raggi laser in termini di intensità, dimensione, durata e precisione di posizionamento. Il raggio laser è in grado di essere trasmesso attraverso solidi trasparenti alla sua lunghezza d’onda quindi la brasatura può essere eseguita all’interno di involucri sigillati ermeticamente sottovuoto o in atmosfera controllata.

Nel processo di brasatura laser, il raggio laser è puntato direttamente sul metallo d’apporto pre-posizionato sul giunto. Solitamente il laser è fissato su un supporto statico mentre il pezzo da lavorare, che di solito è molto piccolo e leggero, è la parte mobile. I laser possono essere a CO₂ a onda continua o pulsati. I laser pulsati a stato solido (es. laser pulsati con ittrio-alluminio-granato (YAG) drogato al neodimio), sono più adattabili alla brasatura per punti sovrapposti perché la loro lunghezza d’onda più corta si accoppia in modo più efficiente con i metalli d’apporto ad alta conduttività e alta riflettività, come rame, argento e alluminio.

Il metallo d’apporto per brasatura è pre-assemblato sul giunto, e può essere sotto forma di polvere o preformato (spezzone di nastro o filo o barretta oppure anello) inserito tra i giunti. Per evitare l’uso di disossidanti è necessario utilizzare un’atmosfera protettiva con argon o vuoto. Nell’impiego di paste brasanti (polvere + legante + disossidante) è consigliabile che la miscela sia completamente asciutta prima di tentare la brasatura. L’asse del raggio laser deve coincidente con l’asse del giunto per apportare la massima energia termica su entrambi gli elementi.

La velocità con sui la lega brasante si solidifica (caratteristica delle brasature con laser) può portare ad un grado di fragilità inadatto per molte applicazioni realizzate con leghe a base Ni. Questo problema può essere superato con l’aumento della larghezza del raggio, la durata dell’impulso o la sovrapposizione dei punti di brasatura. La brasatura laser si presta per realizzare le micro-connessioni di circuiti integrati, siano essi collegamenti elettrici o altri tipi di giunzioni. Il processo può essere industrializzato e automatizzato con apparecchiature di posizionamento a controllo numerico per produzioni di massa.

Il laser rappresenta una nuova tecnica di riscaldamento nel processo di brasatura con i limiti di applicazione descritti e non ultimo l’alto costo di investimento iniziale. Uno dei settori dove trova parziale applicazione è il settore dell’occhialeria.